Радиопередатчик радиорелейной линии с цифровой модуляцией - Курсовая работа

Радиорелейная связь-радиосвязь, осуществляемая при помощи цепочки приемопередающих радиостанций, как правило, отстоящих друг от друга на расстоянии прямой видимости их антенн. Каждая такая станция принимает сигнал от соседней станции, усиливает его и передает дальше - следующей станции. Диапазоны ДМ и СМ волн выбраны потому, что в них возможна одновременная работа большого числа радиопередатчиков с шириной спектра сигналов до нескольких десятков МГЦ, низок уровень атмосферных и индустриальных помех радиоприему, возможно применение остронаправленных антенн. Т. к. устойчивое распространение ДМ и СМ волн происходит только в пределах прямой видимости, то для связи на больших расстояниях необходимо сооружать значительное количество ретрансляционных станций. На равнинной местности расстояние между станциями обычно составляет 40-50 км, но применение (в отдельных звеньях цепочки) станций тропосферной радиосвязи позволяет увеличить это расстояние до 250-300 км.Для удовлетворения всех требований приходится использовать прием разделения функций между отдельными составными частями устройства так, чтобы каждая часть выполняла в полной мере свою задачу, в соответствии с установленными требованиями, и не мешала бы другим частям устройства столь же точно выполнять их функции. Структурная схема дает возможность увидеть устройство и принципы работы прибора уже на самом раннем этапе проектирования, она позволяет разработчику выбрать оптимальную структуру передатчика, определить количество составных частей и технические требования к ним. Проще говоря, структурная схема дает возможность увидеть устройство и принципы работы прибора уже на самом раннем этапе проектирования. Сигнал от абонента поступает на вход аналого-цифрового преобразователя (АЦП), далее цифровой сигнал поступает на один из входов формирователя три-битной последовательности в модуляторе (М) в который подается сигнал с генератора промежуточной частоты (ПЧ).Расчет начинается с последнего каскада структурной схемы, так как в соответствии с заданием проектируемый передатчик должен обеспечить на выходе требуемые характеристики. При выборе транзистора, чаще всего, задаются следующими условиями: 0.3FT<f0 <FT (2) где - рабочая частота, - граничная частота передачи тока по схеме с общим эмиттером Как видно из формулы (2), для достижения требуемых параметров усилителя нам подойдет транзистор КТ948А (параметры транзистора приведены в приложении А). Коэффициент усиления по мощности каскада определяется по формуле: , (3) где Kpt = 10, ft = 1950, Pt = 40 и Ekt = 45 - экспериментальные параметры транзистора (приложение 1), f=1700 МГЦ - частота усиливаемого сигнала, P1=28 Вт - мощность усилителя, Ek - напряжение питания. Из формулы (4) получаем Pvh=2.625 Вт, то есть на выходе ПОК, с учетом потерь в согласующей цепи, мы должны обеспечить мощность 3.1Вт.Модулятор 8ОФМ выполнен на микросхемах стандартной ТТЛ логики, по всем цифровым входам напряжение логической единицы равно 5В, максимальный нагрузочный ток 10МА. Цифровые сигналы с выходов АЦП абонентов поступают на информационные входы формирователя три-бита, регистр сдвига задерживает сигнал «а» на три такта, а сигнал «б» на шесть. Далее коммутатор, в зависимости от цифрового сигнала на управляющем входе, подключает на выход аналоговый сигнал с определенным значением фазы, после чего сигнал фильтруется полосовым фильтром(ПФ) и передается на вход ПУ(рисунок 1).В ходе выполнения курсового проекта был разработан передатчик с восьмиканальной относительной фазовой манипуляцией на промежуточной частоте 70МГЦ. Также был проведен конструктивный расчет микрополосковой линии согласующей передатчик с фидером, имеющим сопротивление 50 Ом.

Содержание

Введение

1. Выбор структурной схемы разрабатываемого устройства

2. Расчет структурной схемы разрабатываемого устройства

3. Электрический расчет автогенератора

4. Электрический расчет модулятора

Заключение

Список используемой литературы

Радиорелейная связь -радиосвязь, осуществляемая при помощи цепочки приемопередающих радиостанций, как правило, отстоящих друг от друга на расстоянии прямой видимости их антенн. Каждая такая станция принимает сигнал от соседней станции, усиливает его и передает дальше - следующей станции. Применительно к радиорелейной связи термин«relay» означает восстановление сигналов на каждой промежуточной станции, замену слабого сигнала сильным. Радиорелейнуюсвязь используют для многоканальной передачи телефонных, телеграфных и телевизионных сигналов на дециметровых и сантиметровых волнах. Диапазоны ДМ и СМ волн выбраны потому, что в них возможна одновременная работа большого числа радиопередатчиков с шириной спектра сигналов до нескольких десятков МГЦ, низок уровень атмосферных и индустриальных помех радиоприему, возможно применение остронаправленных антенн. Т. к. устойчивое распространение ДМ и СМ волн происходит только в пределах прямой видимости, то для связи на больших расстояниях необходимо сооружать значительное количество ретрансляционных станций. Для того чтобы расстояние между станциями было как можно больше, их антенны устанавливают на мачтах или башнях высотой 70-100 м, по возможности на возвышенных местах. На равнинной местности расстояние между станциями обычно составляет 40-50 км, но применение (в отдельных звеньях цепочки) станций тропосферной радиосвязи позволяет увеличить это расстояние до 250-300 км. Радиорелейная связь обеспечивает многоканальность, высокую пропускную способность, большую дальность связи, дуплексность каналов и трактов, строгую нормированность качественных показателей и электрических характеристик каналов и трактов, низкий уровень в них шумов и помех. Радиорелейная связь сочетает в себе достоинства как радиосвязи, так и проводной многоканальной связи и занимает промежуточное положение: многоканальные сигналы передаются и принимаются средствами радиосвязи, но формируются, особенно при частотном уплотнении, средствами проводной связи. При этом радиорелейные линии обеспечивают такое же качество связи и достоверность передачи информации, как и линии проводной дальней связи. К недостаткам радиорелейной связи можно отнести необходимость обеспечения прямой геометрической видимости между антеннами соседних станций, необходимость использования высокоподнятых антенн, использование промежуточных станций для организации связи на большие расстояния, что является причиной снижения надежности и качества связи, громоздкость аппаратуры, сложность в строительстве радиорелейных линий в труднодоступной местности. Несмотря на недостатки, радиорелейные линии связи получили широкое распространение во всех областях народного хозяйства, а также в вооруженных силах для управления войсками. Радиорелейные линии широко используются для коммерческой связи и для обмена программ вещания и телевидения между различными странами всех континентов.

РРЛ классифицируют по следующим взаимосвязанным признакам: • скорости передачи, в зависимости от которой различают РРЛ: - высокоскоростные (скорость передачи свыше 140 Мбит/с);

- среднескоростные (до 52 Мбит/с);

- низкоскоростные (до 8 Мбит/с);

• емкость

- однопролетные;

- многопролетные.

Современная аппаратура для радиорелейных линий и сетей связи прямой видимости выпускается на диапазоны частот 2, 4, 6, 8, 11, 13, 15, 17, 23, 27 и 38 ГГЦ. Основной принцип работы радиорелейной линии связи - многоканальный сигнал поступает по соединительной линии на оконечную станцию РРЛ от междугородной телефонной станции.На оконечной станции проходит процесс модуляции. Модуляция очень часто делается на промежуточной частоте 70 или 140 МГЦ (существуют и другие стандарты). После модуляции сигнал промежуточной частоты подается в передатчик. Передатчик предназначен для преобразования модулированного сигнала промежуточной частоты в рабочий диапазон частот линии связи, усиления сигнала и подачи его в антенно-фидерный тракт. Усиленный в передатчике сигнал с мощностью от десятков милливатт до нескольких ватт подается в антенну с коэффициентом усиления 35-45 ДБ и излучается в направлении приемной станции.

Главной задачей курсового проектирования является выбор наиболее эффективных путей реализации технических условий на проектируемое устройство. Обязательны требования по обеспечению электромагнитной совместимости - допустимые нестабильности радиочастоты и уровни побочных и внеполосных излучений.

Целью данного курсового проекта является разработка передатчика для оконечной станции радиорелейной линии связи с восьмиуровневой относительной фазовой манипуляцией в качестве вида модуляции.

При относительной фазовой модуляции в зависимости от значения информационного элемента изменяется только фаза сигнала при неизменной амплитуде и частоте. Причем каждому информационному биту ставится в соответствие не абсолютное значение фазы, а ее изменение относительно предыдущего значения. В данном случае модуляция - восьмиуровневая, то есть каждому повороту фазы соответствует три бита информационной последовательности, а значит фаза в зависимости от значения три-бита (000, 001, 010, 011, 100, 101, 110 и 111), фаза сигнала может измениться на 0°,45°, 90°,135°, 180°,225°, 270° и 315° соответственно.

В ходе выполнения курсового проекта был разработан передатчик с восьмиканальной относительной фазовой манипуляцией на промежуточной частоте 70МГЦ. Рабочая частота передатчика составляет 1700МГЦ. Были приобретены навыки расчета высокочастотных цепей. Также был проведен конструктивный расчет микрополосковой линии согласующей передатчик с фидером, имеющим сопротивление 50 Ом. Были рассчитаны электрические параметры генератора промежуточной частоты и модулятора 8ОФМ. Передатчик соответствует требованиям технического задания и обеспечивает нестабильность частоты 10-6.

Все расчеты были подтверждены моделированием в программе ELECTRONICWORKBENCH.

1. Проектирование радиопередатчиков: учеб. пособие/ В.В. Шахгильдян, М.С. Шумилин -М.: Радио и связь, 2000 - 656 с.

2. Гребенников А.В., Никифоров В.В., Рыжиков А.Б. Мощные транзисторные усилительные модули для УКВ ЧМ и ТВ вещания // Электросвязь. - 1996. - № 3. - С. 28-31.

3. Принципы проектирования транзисторных радиопередающих устройств: Учебн. пособие / М.И. Бочаров; Политехи, ин-т. Воронеж, 1993.-109с.

4. Проектирование радиопередатчиков: Учебн. пособие для вузов/ В.В. Шахгильдян, М.С. Шумилин, В.Б. Козырев и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна.- 4-е изд.; перераб. и доп. М.: Радио и связь, 2000.-656с.: ил.

5. Проектирование радиопередающих устройств: Учебн. пособие для вузов/ В.В. Шахгильдян, В.А. Власов, В.Б. Козырев и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна.- 3-е изд.; перераб. и доп. М.: Радио и связь, 1993.-512с.

6. Проектирование радиопередающих устройств СВЧ: Учебн. пособие для вузов/ Г.М. Уткин, М.В. Благовещенский, В.П. Жуховицкая и др.; Под ред. Г.М. Уткина.- М.: Сов. Радио, 1979.-320 е., ил.

7. Проектирование радиопередающих устройств с применением ЭВМ: Учеб. Пособие для вузов / О.В. Алексеев, А.А. Головков, А.Я. Дмитриев и др.; Под ред.О.В.Алексеева.-М.: Радио и связь, 1987.-392 с.

8. Вамберский М.В. и др. - Передающие устройства СВЧ: Учеб. Пособие для радиотехн. спец. вузов / Вамберский М.В., Казанцев В.И., Шелухин С.А./под ред. Вамберского М.В. - М.: Высш. шк., 1984. - 448с., ил.

9. A.M. Заездный, Ю.Б. Окунев, JI.M. Рахович - Фазоразностная модуляция и ее применение для передачи дискретной информации. - М.: Связь, 1967.-303 с.

10. Частотно-модулированные синтезаторы частот для систем подвижной радиосвязи: Учеб.пособие / П.А. Попов, И.П. Усачев: Воронеж, политехи, ин-т. Воронеж, 1991, 89 с.

11. Альтшуллер Г.Б., Елфимов Н.Н., Шакулин В.Г. - Кварцевые резонаторы: Справ, пособие. М.: Радио и связь, 1984 - 232 е., ил.

12. Полупроводниковые приборы. Сверхвысокочастотные диоды. Справочник/ под.ред. А.Б. Наливайко - Томск, МГП «РАСКО», 1992 - 223 е.: ил.

13. Полупроводниковые приборы. Транзисторы средней и большой мощности: Справочник / А.А. Зайцев, А.И. Миркин, В.В. Мокряков и др.; Под ред. А.В. Голомедова.- М.: Радио и связь, 1989.- 640 с.

14. Дж.Варне - Электронное конструирование. Методы борьбы с помехами: Пер. с англ. - М.: Мир, 1990 - 238 е., ил.

15. Малевич И.Ю. Проектирование высоколинейных усилительных трактов с параллельной структурой // Радиотехника. - 1997. - № 3. - С. 20 - 25.

16. Прищепов Г.Ф. Каскады с «удлиненным» транзистором // Сб. «Полупроводниковая электроника в технике связи» / Под ред. И.Ф. Николаевского. - М.: Радио и связь, 1990. - Вып. 28. - С. 50-54.

17. Рэд Э. Справочное пособие по высокочастотнойсхемотехнике: Схемы, блоки, 50-омная техника: Пер. с нем. - М.: Мир, 1990. - 256 с.

18. Якушевич Г.Н., Мозгалев И.А. Широкополосный каскад со сложением выходных токов транзисторов // Сб. «Радиоэлектронные устройства СВЧ» / Под ред. А.А. Кузьмина. - Томск: изд-во Том.ун-та, 1992. - С. 118-127.

19. Извольский А.А., Козырев В.Б. Высокоэффективный ВЧ тракт транзисторных передатчиков // Сб. «Полупроводниковая электроника в технике связи» / Под ред. И.Ф. Николаевского. - М.: Радио и связь, 1990. - Вып. 28. - С. 112 - 118.

20. Проектирование радиопередающих устройств с применением ЭВМ / Под ред. О.В. Алексеева. - М.: Радио и связь, 1987. - 392 с.

21. Проектирование радиопередатчиков / В.В. Шахгильдян, М.С. Шумилин, В.Б. Козырев и др.; Под ред. В.В. Шахгильдяна. - М.: Радио и связь, 2000. - 656 с.

22. ШУМИЛИНМ.С., Козырев В.Б., Власов В.А. Проектирование транзисторных каскадов передатчиков. - М.: Радио и связь, 1987. - 320 с.

23. Расчет кварцевых генераторов / Грановская Р.А., Постников Е.М. и др. - М.: Типография ИТАР-ТАСС, 1997.